初中“非常規(guī)”物理實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)與實(shí)踐研究

朱杏芬

【摘要】“非常規(guī)”物理實(shí)驗(yàn)，是指物理教師在教學(xué)中利用日常生活和自然界現(xiàn)象作為演示對(duì)象或條件而進(jìn)行的有別于傳統(tǒng)的常規(guī)性的物理實(shí)驗(yàn).其能夠激發(fā)學(xué)生探索科學(xué)奧秘的興趣，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和綜合應(yīng)用知識(shí)解決問題的能力，實(shí)現(xiàn)學(xué)生綜合素質(zhì)的提升.本文主要對(duì)“非常規(guī)”物理實(shí)驗(yàn)進(jìn)行介紹，分析初中“非常規(guī)”物理實(shí)驗(yàn)的重要意義，總結(jié)現(xiàn)階段物理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中存在的缺乏良好教學(xué)情境、實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)不合理等問題，探究實(shí)現(xiàn)初中“非常規(guī)”物理實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)與實(shí)踐優(yōu)化策略，以供學(xué)習(xí)參考.

【關(guān)鍵詞】初中物理;“非常規(guī)”物理實(shí)驗(yàn);實(shí)踐

1 “非常規(guī)”物理實(shí)驗(yàn)概述

“非常規(guī)”物理實(shí)驗(yàn)是指與教材內(nèi)容相關(guān)、但又不同于課本上所介紹的傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方法和手段而進(jìn)行的一些創(chuàng)新性研究活動(dòng).這類實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蚣て饘W(xué)生學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)探索欲望，培養(yǎng)創(chuàng)造精神，使學(xué)生獲取更加深刻的感受，從而促進(jìn)對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的掌握.設(shè)計(jì)巧妙的實(shí)驗(yàn)來引導(dǎo)學(xué)生觀察，啟發(fā)學(xué)生去猜測(cè)，讓學(xué)生親身參與實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生積極主動(dòng)地投入到學(xué)習(xí)之中.此外，“非常規(guī)”物理實(shí)驗(yàn)是指在普通的物理學(xué)習(xí)中，教師根據(jù)課堂情境、需要或者創(chuàng)新能力等因素而設(shè)計(jì)出來的一些與眾不同的物理小實(shí)驗(yàn)，這種實(shí)驗(yàn)有別于傳統(tǒng)意義上的經(jīng)典物理實(shí)驗(yàn)，其更貼近生活和社會(huì)現(xiàn)象，也更具挑戰(zhàn)性和啟發(fā)性，從而激起了學(xué)生強(qiáng)烈的求知欲望和濃厚的參與熱情，使初中學(xué)生體會(huì)到自己就是實(shí)驗(yàn)研究人員之一，親身感受著實(shí)驗(yàn)帶給其成功喜悅的同時(shí)還收獲了許多寶貴的科學(xué)精神和思想品質(zhì)[1].

2 初中“非常規(guī)”物理實(shí)驗(yàn)的重要意義

“非常規(guī)”物理實(shí)驗(yàn)，即不同于傳統(tǒng)意義上的科學(xué)探究活動(dòng)，在課堂教學(xué)中，其有著特殊重要的地位和作用.一方面，“非常規(guī)”物理實(shí)驗(yàn)?zāi)苁钩橄蟆⑸願(yuàn)W的物理知識(shí)變得直觀化、具體化；另一方面，通過這種形式還可培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神與合作交流等多方面綜合素質(zhì).

第一，使學(xué)生獲得科學(xué)探究活動(dòng)經(jīng)歷，形成嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的態(tài)度，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，增長才干.大部分學(xué)生都習(xí)慣于教師所講授的標(biāo)準(zhǔn)化的物理實(shí)驗(yàn)，但很少親自去嘗試或者設(shè)計(jì)出屬于自己的實(shí)驗(yàn)來.這就需要給學(xué)生充足的時(shí)間和空間，引導(dǎo)學(xué)生開闊視野，放飛心靈，鼓勵(lì)學(xué)生用自己喜歡的方式表達(dá)認(rèn)知和情感.

例如 在“光的折射”物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，教師可以先讓學(xué)生利用身邊隨手可及的材料制造簡易的光路模型，然后再帶領(lǐng)學(xué)生按照自己設(shè)計(jì)好的線路進(jìn)行演示，最終將各種結(jié)果歸納總結(jié)出來.此舉既調(diào)動(dòng)起了全班同學(xué)的積極性，又鍛煉了學(xué)生的動(dòng)手能力，也讓學(xué)生真正地參與其中并享受其樂，探究其中的科學(xué)道理.

第二，使學(xué)生獲得科學(xué)探究活動(dòng)經(jīng)歷，逐步樹立創(chuàng)新意識(shí)，提高綜合素質(zhì).每個(gè)人都渴望成功，初中學(xué)生正處于成長發(fā)育的關(guān)鍵時(shí)期，因此，教師在教學(xué)工作中應(yīng)該順勢(shì)誘導(dǎo)，循序漸進(jìn)，努力營造寬松愉悅的氛圍，鼓勵(lì)學(xué)生大膽假設(shè)，細(xì)心求證，盡量滿足學(xué)生的愿望，幫助學(xué)生完成由被動(dòng)接受向主動(dòng)探索轉(zhuǎn)變的跨越.

第三，使學(xué)生獲得科學(xué)探究活動(dòng)經(jīng)歷，體會(huì)成功快樂，建構(gòu)良好的自信心.通過“非常規(guī)”實(shí)驗(yàn)，可以充分調(diào)動(dòng)起每個(gè)學(xué)生的主體性，讓學(xué)生成為真正的學(xué)習(xí)主人，并且促使學(xué)生善于把書本知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際操作中去，做到融會(huì)貫通，舉一反三[2].

3 初中物理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)存在的問題

3.1 傳統(tǒng)教學(xué)觀念的影響

由于傳統(tǒng)觀念的影響，教師和學(xué)生普遍存在著“重結(jié)論輕過程”的思想傾向，因此很多教師忽視了演示實(shí)驗(yàn)的作用，及其在探究性實(shí)驗(yàn)中所起的關(guān)鍵作用.也有部分教師沒能正確處理好講授式實(shí)驗(yàn)和探究式實(shí)驗(yàn)兩者間的矛盾，往往把精力放在如何讓學(xué)生記住操作步驟上，而對(duì)于如何創(chuàng)造條件使學(xué)生積極主動(dòng)地參與科學(xué)探索過程卻考慮較少.此外，缺乏科學(xué)性和可操作性，有些教師為了追求課堂氣氛活躍而忽視對(duì)現(xiàn)象的觀察與分析，只是簡單地把演示實(shí)驗(yàn)改成學(xué)生實(shí)驗(yàn)，這樣做雖然能夠吸引學(xué)生注意力，但卻沒有給學(xué)生留下深刻印象，也有的將自己想到的方法隨便加以變通就用于實(shí)際，結(jié)果導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)效果差強(qiáng)人意.與此同時(shí)，部分教師不重視模型制作，過程表述含糊其辭，照搬書本上的實(shí)驗(yàn)步驟或圖解，使得實(shí)驗(yàn)流于形式，失去真正目的.

例如 在“探究影響滑動(dòng)摩擦力大小因素”實(shí)驗(yàn)時(shí)，很多學(xué)生按要求進(jìn)行實(shí)驗(yàn)后，認(rèn)為該組實(shí)驗(yàn)已經(jīng)完成，至此再無需任何處理即可回答問題，卻不知還應(yīng)該寫出實(shí)驗(yàn)所采取的措施及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，才算達(dá)標(biāo).另外，實(shí)驗(yàn)報(bào)告書面語言描述太少，更談不上口頭語言描述，導(dǎo)致最終評(píng)價(jià)時(shí)難度增大.教師對(duì)實(shí)驗(yàn)原理敘述不清楚，甚至根本未提供任何信息，例如：“測(cè)定壓強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)”，部分學(xué)生僅僅記錄了某次實(shí)驗(yàn)中水銀柱高度發(fā)生的細(xì)微變化（約0.01mm），并且不說明具體原因，當(dāng)被問起時(shí)，學(xué)生無法深入了解實(shí)驗(yàn)內(nèi)涵.在我國當(dāng)今的新課程改革過程中，隨著對(duì)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的重視，許多教師開始嘗試將“非常規(guī)”物理實(shí)驗(yàn)引入到教學(xué)中，但大部分老師只是簡單地把這種實(shí)驗(yàn)看做是另類的“小發(fā)明”，并沒有真正認(rèn)識(shí)到其所蘊(yùn)藏的巨大潛力.因此，如何更好地利用“非常規(guī)”物理實(shí)驗(yàn)提高學(xué)生的動(dòng)手能力和綜合應(yīng)用知識(shí)解決問題的能力，使學(xué)生獲得親身體會(huì)和感悟，是值得深入探討的問題[3].

3.2 實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)不合理

實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)不合理，例如：如在測(cè)量未知電阻阻值的實(shí)驗(yàn)中，教師事先應(yīng)該根據(jù)學(xué)生知識(shí)儲(chǔ)備情況設(shè)計(jì)教學(xué)過程，如果關(guān)于串聯(lián)電路歐姆定律的應(yīng)用學(xué)生已經(jīng)有所掌握，那么測(cè)電阻就不能局限于伏安法測(cè)電阻一種方法，而應(yīng)該把實(shí)驗(yàn)全面地對(duì)學(xué)生開放.提供充足的器材（電阻箱、定值電阻、多個(gè)電壓表等），讓學(xué)生相互討論并選擇合適器材設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn).這種情況下，學(xué)生可能會(huì)討論出利用等效替代法、比值法等非常規(guī)方法來測(cè)量電阻，課堂效率會(huì)極大提高.另外，某些演示實(shí)驗(yàn)裝置的制作不符合要求，如干燥管內(nèi)的小燒杯漏水，酒精噴燈火焰太短等.此外，教師對(duì)實(shí)驗(yàn)原理和操作步驟了解不透徹，例如，在探究杠桿平衡條件時(shí)，用手輕捏杠桿，觀察杠桿是否轉(zhuǎn)動(dòng)，這種方法雖然快捷卻難以保證杠桿始終處于靜止?fàn)顟B(tài).最后，部分教師對(duì)實(shí)驗(yàn)原理和操作步驟了解不透徹，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗.例如，用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器進(jìn)行頻率的測(cè)量時(shí)，由于受人為因素影響較大，故每隔一段時(shí)間就要校正一次刻度盤，從而降低了實(shí)驗(yàn)效率.正確的做法是，先將頻率標(biāo)尺放在刻度盤0點(diǎn)，按住頻率微調(diào)鍵，使頻率顯示值穩(wěn)定后，再慢慢松開頻率微調(diào)鍵.

4 初中“非常規(guī)”物理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與實(shí)踐優(yōu)化策略

4.1 創(chuàng)設(shè)良好教學(xué)情境

教師創(chuàng)設(shè)良好教學(xué)情境，可以更加充分地挖掘出每一位學(xué)生身上蘊(yùn)藏的潛能，并將其轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的知識(shí)儲(chǔ)備，最終達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生自主思考問題、解決問題能力的目標(biāo).在教師精心組織下，學(xué)生通過親歷觀察、操縱實(shí)驗(yàn)裝置或者參與試驗(yàn)活動(dòng)，可以獲取直接感官印象，也可以利用間接認(rèn)識(shí)結(jié)果，建立起豐富的感性認(rèn)識(shí)，再運(yùn)用科學(xué)原理去推導(dǎo)出正確答案，進(jìn)而掌握相應(yīng)的科學(xué)概念及規(guī)律.

例如 在“初識(shí)家用電器和電路”一課，探究如何讓小燈泡亮起來的實(shí)驗(yàn)，可以轉(zhuǎn)換成課前實(shí)驗(yàn)——用最簡單的材料做一個(gè)小手電筒.學(xué)生自主設(shè)計(jì)制作，在課堂上展示個(gè)人作品，其他學(xué)生觀察尋找作品的優(yōu)缺點(diǎn)，并相互討論交流，逐步完善實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，達(dá)到真正認(rèn)識(shí)完整電路結(jié)構(gòu)的目的.

“非常規(guī)”物理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與實(shí)踐不僅能激發(fā)學(xué)生對(duì)物理課堂的興趣和探究欲望，而且可以幫助學(xué)生深刻領(lǐng)悟物理知識(shí)內(nèi)涵，增強(qiáng)學(xué)習(xí)效率.針對(duì)某些抽象難懂的概念，教師可以借助演示實(shí)驗(yàn)輔助教學(xué)，把復(fù)雜的問題簡單化，既降低了學(xué)生的理解難度，又拓寬了學(xué)生視野.

例如 在講述“光的折射”時(shí)，教師可以選擇玻璃磚棱鏡的演示實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生清楚看見三次反射光線都偏離了原來的方向，明白了什么叫做光的折射，通過這個(gè)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生輕松記住了光的折射定律.從生活經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，緊密聯(lián)系社會(huì)實(shí)際，注重實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的多樣化、生活化，引導(dǎo)學(xué)生親歷生活中的科學(xué)現(xiàn)象，深刻認(rèn)識(shí)客觀世界運(yùn)動(dòng)變化的普遍規(guī)律，通過完善學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)，培養(yǎng)其空間想像能力[4].

4.2 優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)

教師在進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)，還需要分析新課程標(biāo)準(zhǔn)要求，讓學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)探究的全過程.在這個(gè)過程中，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)觀察、實(shí)驗(yàn)操作、記錄數(shù)據(jù)、處理信息以及交流討論等方法，逐步形成科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神，獲得親身參與科學(xué)探究的體驗(yàn)，增強(qiáng)對(duì)自然界和人類社會(huì)的好奇心與探索欲望，發(fā)展創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力.為了使學(xué)生更加深入地認(rèn)識(shí)到所學(xué)知識(shí)是如何被應(yīng)用于日常生活之中并服務(wù)于社會(huì)，教師可以提出基礎(chǔ)型、拓展型、綜合型三種不同層次的開放式實(shí)驗(yàn)，其主旨就是將原來傳統(tǒng)封閉的單向式實(shí)驗(yàn)變成雙向互動(dòng)的多維立體式實(shí)驗(yàn)，從而培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和實(shí)際解決問題的能力.首先是確定教學(xué)目標(biāo)，然后根據(jù)目標(biāo)選擇實(shí)驗(yàn)器材、制訂實(shí)驗(yàn)計(jì)劃，其次準(zhǔn)備儀器裝置，最后檢測(cè)數(shù)據(jù)收集處理，只有做好預(yù)期工作，才能保證實(shí)驗(yàn)順利完成.

主要的方法有，第一，興激趣導(dǎo)入法：通過各種形式來吸引學(xué)生的注意力，讓學(xué)生主動(dòng)參與其中.比如利用音樂、歌曲等調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性，還可以把復(fù)雜抽象的知識(shí)點(diǎn)編成故事講給大家聽或者表演節(jié)目等.第二，演示實(shí)驗(yàn)法：利用模型或者圖片向?qū)W生介紹實(shí)驗(yàn)原理及操作步驟，同時(shí)也會(huì)穿插部分小游戲，幫助學(xué)生更直接地認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，增強(qiáng)興趣.第三，情境再現(xiàn)法：根據(jù)具體的教學(xué)內(nèi)容，將歷史人物、典故、神話故事等融入實(shí)驗(yàn)之中，既豐富了實(shí)驗(yàn)的內(nèi)涵又拓寬了學(xué)生的視野.第四，角色扮演法：組織學(xué)生自己去做實(shí)驗(yàn)，然后選擇幾個(gè)最感興趣的學(xué)生擔(dān)任實(shí)驗(yàn)員，全班輪流觀察記錄，指導(dǎo)教師則負(fù)責(zé)整個(gè)實(shí)驗(yàn)的安排與總結(jié)工作，鼓勵(lì)學(xué)生自己親身經(jīng)歷，獲得第一手資料，深刻領(lǐng)悟?qū)嶒?yàn)真諦.第五，猜想假設(shè)法：盡量避免完全按照書本上寫的程序來做實(shí)驗(yàn)，充分考慮實(shí)際條件的限制，打破定勢(shì)思維，開闊眼界，尋找突破口，爭取達(dá)到預(yù)期效果[5].

4.3 深挖實(shí)驗(yàn)素材

教師在教學(xué)工作中，利用舊器件創(chuàng)新制作出具有觀賞性的“非常規(guī)”實(shí)驗(yàn)，例如：在講解滑動(dòng)摩擦力時(shí)，可將兩塊木板分別涂上油漆并粘接起來，再做成大小相同的長條形盒子模型，然后放置于桌面之上，其他類似的還有杠桿原理的演示實(shí)驗(yàn)等.這種借助已有器件或工具自己制作簡易實(shí)驗(yàn)的方法既節(jié)省了開支又鍛煉了學(xué)生的動(dòng)手操作能力，更增加了趣味性與挑戰(zhàn)性，使學(xué)生真正感受到了科學(xué)就在身邊.充分利用現(xiàn)場資源，創(chuàng)新引導(dǎo)學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，在日常教學(xué)過程中，教師與學(xué)生往往忽視了生活環(huán)境對(duì)物理實(shí)驗(yàn)的影響，事實(shí)證明，任何一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)生都離不開豐富多彩的生活背景.因此，在教學(xué)過程中，教師要善于捕捉每一處生活情境，把握住機(jī)會(huì)激勵(lì)學(xué)生積極思維，勇敢嘗試，培養(yǎng)初中學(xué)生勤于觀察、樂于探索的良好習(xí)慣.

5 結(jié)語

綜上所述，“非常規(guī)”物理實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)與研究要從課堂教學(xué)入手，根據(jù)教學(xué)需要選擇典型的“非常規(guī)”物理實(shí)驗(yàn)，優(yōu)化整合相關(guān)的教學(xué)資源，改變單純依靠教師講授、死記硬背等傳統(tǒng)模式，采取靈活多樣的教學(xué)策略，營造寬松愉悅的教學(xué)氛圍，引領(lǐng)學(xué)生走進(jìn)物理世界，觸摸物理脈搏，促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展.

參考文獻(xiàn)：

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[4]付彬.基于初中“非常規(guī)”物理實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)客教育實(shí)踐[D].內(nèi)蒙古師范大學(xué)，2017.

[5]劉靜.在初中利用“非常規(guī)”物理實(shí)驗(yàn)體現(xiàn)“生本教育”的實(shí)踐[D].內(nèi)蒙古師范大學(xué)，2013.